ontdekking interactief beeld

Moon Camp Pioneers 2022 - 2023 Projectgalerij

 

In Moon Camp Pioneers moet elk team een volledig Maankamp in 3D ontwerpen met behulp van software naar keuze. Ze moeten ook uitleggen hoe ze lokale middelen zullen gebruiken, astronauten zullen beschermen tegen de gevaren van de ruimte en de woon- en werkfaciliteiten in hun Maankamp beschrijven.

Helios-1

VKV KOC SCHOLEN  Istanbul-Tuzla    Turkije 17, 18   6 / 0 Engels
3D ontwerpsoftware: Blender



External URL to the team’s project (e.g. website or PDF):


https://drive.google.com/file/d/1fa5lUBO_bvtx4PCrQyFW1ks_bzRVyWpX/view?usp=share_link

1.1 - Beschrijving van het project

HELIOS-1 is een Maankamp-project dat het idee van duurzaam leven en ontwikkeling centraal stelt. Hoewel het hoofddoel van het project het onderzoeken en leveren van een nieuwe duurzame energiebron is - de Helium-3 isotoop, is het idee van zelfvoorziening het belangrijkste concept waar het project omheen is gebouwd. HELIOS-1, met een bemanning van twaalf astronauten, zal bestaan uit twee identieke bases in twee verschillende kraters op de zuidelijke pool van de maan, die grotendeels zullen worden gebouwd met behulp van de bronnen op de maan zelf. Met een minimale afhankelijkheid van de levering van materialen van de aarde - of het nu gaat om water, voedsel, lucht, bouwmaterialen, voorwerpen, energie of iets anders - zal het maankamp in staat zijn om gedurende lange perioden te werken om ervoor te zorgen dat het volledige potentieel van Helium-3 en de eigenschappen ervan die geschikt zijn voor gebruik op aarde kunnen worden ontdekt. De grondstoffen van de aarde zijn kostbaar, maar eindig. Uiteindelijk wil HELIOS-1 herinnerd worden voor zijn bijdrage op het gebied van duurzame en veilige energieproductie, waarbij een groot obstakel uit de weg wordt geruimd dat de weg naar duurzaam leven op aarde belemmert te midden van de snelle mondiale ontwikkeling.

1.2 - Waarom wil je een Maankamp bouwen? Leg het hoofddoel van je Maankamp uit (bijvoorbeeld wetenschappelijke, commerciële en/of toeristische doeleinden).

Helium-3, een isotoop van Helium die slechts 0,0001% van alle Helium op aarde uitmaakt, heeft een groot potentieel om te worden gebruikt als energiebron via kernfusie. Maar de dure kosten en het vereiste niveau van technologische vooruitgang maken het moeilijk om onderzoek en ontwikkeling te doen naar het mogelijke gebruik van Helium-3 voor energieproductie. Daarom is de overvloed aan isotopen op de maan van vitaal belang en biedt het mogelijkheden voor toekomstige ontwikkeling, vooral in een tijd waarin duurzame groei wordt belemmerd door de exploitatie van natuurlijke hulpbronnen. Om dit aan te pakken, zal de maanbodem worden onderzocht naast het gedrag van geëxtraheerd Helium-3, en zal uitgebreid onderzoek worden gedaan met andere verbindingen om uit te vinden hoe het kan worden gebruikt in toekomstige technologieën. Het hoofddoel van het maankamp "Helios-1" zal dit onderzoek zijn na het extraheren van de isotoop.

2.1 - Waar wil je je Maankamp bouwen? Leg je keuze uit.

Het HELIOS-1 Maankamp zal op twee verschillende locaties worden gebouwd en zal bestaan uit de identieke basisstructuur. Beide kampen bevinden zich op de zuidpool van de maan en dit maakt de continuïteit van het project mogelijk zonder onderbreking door het gebrek aan zonlicht, omdat het zonlicht zal worden gebruikt als een belangrijke energiebron binnen de basis. Door de axiale kanteling van de maan van ongeveer 5 graden zullen de twee verschillende bases aan weerszijden van de zuidpool staan en door elkaar gebruikt worden. Afhankelijk van waar het langdurige zonlicht wordt ontvangen, zal een van de bases na elkaar worden gebruikt. Ook zullen beide bases zich in aparte kraters bevinden om extra bescherming te bieden tegen mogelijke meteorenregens. Bovendien zijn deze kraters speciaal gekozen vanwege hun rijkdom aan waterijs.

2.2 - Hoe wil je je maankamp bouwen? Bedenk hoe je de natuurlijke hulpbronnen van de Maan kunt gebruiken en welke materialen je van de Aarde zou moeten meebrengen. Beschrijf de technieken, materialen en je ontwerpkeuzes.

De overdracht van de onderzoeksploeg zal plaatsvinden nadat beide bases van het Maankamp zijn gebouwd. Tijdens dit proces zullen raketten worden gebruikt om de benodigde materialen van de aarde te halen. Tijdens het bouwen van de kampen zullen de belangrijkste bouwstenen van de gebouwen en gangen de regolith blokken zijn die worden samengesteld uit maanstof, aarde en rotsen op het maanoppervlak. Voor het bouwproces van de monolithische stenen worden grootschalige 3D-printers gebruikt. Voorafgaand aan elk onderzoek zullen de mogelijke defecten in de bouwstructuur worden aangepakt door het gebruik van machines. Van de regolithische blokken is ontdekt dat ze de warmte absorberen en elektriciteit leveren, wat nuttig zal zijn als duurzame energiebron nadat de benodigde structuren om dit gebruik mogelijk te maken zijn opgezet. Maangrond zal de bouwstructuren bedekken om schade door kosmische straling te voorkomen. De waterrecuperatiesystemen en het systeem dat nodig is voor de luchtvoorziening binnen de basis zullen na de gebouwen worden geïnstalleerd. Ziekenboegbehoeften, levende wezens en technologische apparaten zullen vervolgens van de Aarde worden aangevoerd. Verdere systemen zoals het aquaponic systeem en de woonfaciliteit zullen als tweede worden opgezet, gevolgd door de vestiging van de bemanning. Voor eenvoudige voorwerpen zoals stoelen en tafels worden opblaasbare stalen meubels van de aarde gehaald omdat ze minder ruimte innemen tijdens transport en sterker zijn. Ze zullen later in de basis worden opgeblazen.

2.3 - Hoe beschermt en beschermt jullie maankamp de astronauten tegen de harde omgeving van de maan?

De basis zal in een krater worden gebouwd en zo worden beschermd tegen meteorietenregens. Door in een krater te bouwen, wordt de maanbasis beter geïsoleerd, omdat deze beschutting biedt tegen de dreiging van micrometeoroïden en vanwege de stabiele temperatuur van de ondergrondse omgeving van de maan. Omdat de maan bijna geen atmosfeer heeft en het oppervlak vaak wordt blootgesteld aan schadelijke stralingsniveaus, helpt het bedekken van een maanbasis met maanaarde om astronauten tegen straling te beschermen. De woonmodules kunnen in het maanoppervlak worden begraven of in lavatunnels eronder worden geplaatst om de bemanning te beschermen. Astronauten hebben ook op andere manieren baat bij maanaarde. De stenen die met behulp van een 3D-printer uit regoliet worden gemaakt, kunnen worden gebruikt om structuren op de maan te bouwen omdat ze licht en sterk zijn. Ze kunnen ook worden gebruikt om stralingsschilden te maken die astronauten beschermen tegen schadelijke straling op het maanoppervlak. De stenen zouden ook kunnen worden gebruikt om habitats te maken die een stabielere omgeving bieden voor astronauten en apparatuur. Dit zou ervoor zorgen dat astronauten veilig en comfortabel zijn terwijl ze op de maan werken. Ook om te helpen met de druk, zal een intern cabinedruksysteem met vloeibare zuurstof en vloeibare stikstof in tanks onder druk die afhankelijk is van een luchtcompressor helpen om de druk te reguleren.

3.1 - Hoe zal uw maankamp de astronauten voorzien van duurzame toegang tot basisbehoeften als water, voedsel, lucht en elektriciteit?

In onze basis richten we ons vooral op duurzaamheid, omdat de maan ongeschikt is voor menselijk overleven en de kosten te hoog zijn om volledig afhankelijk te zijn van de aarde. Voor lucht zal voornamelijk elektrolyse worden gebruikt. Water wordt op de maan gevonden in de vorm van ijs. Wanneer het water wordt gewonnen, zal het worden opgesplitst in waterstof en zuurstof voor adequaat gebruik. Dit creëert een stabiele bron van lucht voor astronauten, die verder zal worden ondersteund door reserve zuurstofbuizen in geval van nood. Stikstof zal uit de maanbodem worden gehaald en regelmatig worden bijgevuld om lekkages tegen te gaan. Ook het filteren van de maanijskernen om water te winnen en het gebruik ervan met een waterterugwinningssysteem ondersteunt de watervoorziening van de basis. Dit water is relatief veilig om te gebruiken en volledig duurzaam gezien het gecombineerde gebruik met het ISS-watergebruikssysteem. Voedselbronnen volgen een vergelijkbaar pad van duurzaamheid. De belangrijkste voedselbron is een aquaponic systeem. Hoewel de benodigde soorten voor de opstelling van de aarde komen, zal een aquaponicasysteem met de juiste uitvoering volledig duurzaam te gebruiken zijn. Het zal ook zorgen voor een gevarieerd dieet met voldoende eiwitten en vitaminen voor de astronauten. Voor de stroomvoorziening zullen zonnepanelen worden gebruikt om de basis van een duurzame energiebron te voorzien. Voor de dagen dat direct gebruik van zonnepanelen niet mogelijk is, zullen accusystemen worden gebruikt om de basis van stroom te blijven voorzien. Deze accu's worden gevuld op dagen dat het zonlicht kan worden omgezet in stroom.

3.2 - Hoe zal uw maankamp omgaan met het afval dat de astronauten op de maan produceren?

Voor duurzaam afvalbeheer moeten verschillende soorten afval (vast, vloeibaar en gasvormig) verschillend worden behandeld. Ten eerste zal het persoonlijke afval van de astronauten (bv. hygiëneproducten, voedselverpakkingen, menselijke uitwerpselen...) worden verzameld en samengeperst om het volume dat het inneemt tot een minimum te beperken. Afhankelijk van het soort afval (bv. metaal, plastic...) kunnen ze bovendien opnieuw worden gebruikt als grondstof voor de 3D-printer. Afval dat niet kan worden hergebruikt en opgeslagen in containers kan terug naar de aarde worden getransporteerd voor correcte verwijdering of indien nodig veilig de ruimte in worden geslingerd, waarbij milieuprotocollen worden toegepast. Voor vloeibaar afval kan een waterrecyclingsysteem worden gebruikt dat filtratie, destillatie en chemische behandeling toepast om bruikbaar water terug te winnen. Niet-hernieuwbaar vloeibaar afval wordt net als vast afval vacuüm verpakt. Voor gasvormige afvalstoffen (voornamelijk kooldioxide) kan een sponsachtig mineraal genaamd zeoliet (zoals in het ISS) worden gebruikt om te voorkomen dat astronauten worden blootgesteld aan dodelijke hypercarbiëmie. 

3.3 - Hoe zal je maankamp communicatie onderhouden met de aarde en andere maanbasissen?

Het onderhouden van communicatie met de Aarde en binnen de Maan is cruciaal voor de levensduur van HELIOS-1. Een van de belangrijkste manieren om de communicatie met de aarde in stand te houden is door gebruik te maken van Aarde-Maan-Aarde (EME) communicatie. Met behulp van de voortplanting van radiogolven van een zender op aarde, weerkaatsen de radiogolven vanaf het maanoppervlak en worden ontvangen door de ontvanger op aarde. Daarom wordt deze communicatiestijl ook wel Moon bounce genoemd en helpt het bij de communicatie tussen de aarde en HELIOS-1. Voor communicatie tussen Maanbases kan het voor de ruimtevaart gekwalificeerde maannetwerk 3GPP onder het project LunarNet worden gebruikt. Met behulp van dit robuuste netwerk kan een sterke communicatie-infrastructuur op de maan worden gebouwd zodat alle gegevens effectief kunnen worden verzonden. Maanstuiters zullen dus worden gebruikt om de communicatie tussen de aarde en de maan in stand te houden, terwijl het draadloze 3GPP-netwerk zal helpen bij de communicatie tussen HELIOS-1 en andere maanbases.

4.1 - Op welk(e) wetenschappelijk(e) onderwerp(en) zou het onderzoek in jouw Maankamp gericht zijn? Leg uit welke experimenten je van plan bent te doen op de Maan (bijvoorbeeld op het gebied van geologie, lage zwaartekracht, biologie, technologie, robotica, astronomie enz.)

De effecten van straling uit de diepe ruimte op levende wezens en materialen kunnen worden onderzocht, waarbij de bemanning de ideale proefpersoon is. Hoewel de bemanning zou worden blootgesteld aan beperkte hoeveelheden straling, zou hun langdurige verblijf van 180 dagen op de basis genoeg tijd zijn om bepaalde effecten op het lichaam te observeren.Daarnaast speelt wetenschappelijk onderzoek naar de biologie en geologie van de maan een vitale rol bij het opzetten van een duurzame en dus succesvolle basis voor het maankamp. Voor geologische experimenten kunnen astronauten de samenstelling, structuur en geschiedenis van het maanoppervlak en de ondergrond onderzoeken. De verkregen monsters zouden ons meer gedetailleerde kennis kunnen geven over de locaties van mogelijke minerale reserves op de maan en van maanijs. Het belangrijkste deel van het experiment zou echter betrekking hebben op de eigenschappen en bruikbaarheid van Helium-3 in zaken als fusie-energie en andere sectoren. Aangezien Helium-3 bijna onmogelijk te vinden is op aarde, zou de gemakkelijke toegang tot het materiaal op de maan de materialen opleveren die nodig zijn om daadwerkelijk te experimenteren met Helium-3 om zijn volledige potentieel te ontsluiten. Daarnaast zouden de mogelijke toepassingen van de mineralen en verbindingen waaruit de maanbodem bestaat ook beter kunnen worden onderzocht en ten volle kunnen worden benut in de basis zelf en in elke andere maaninfrastructuur die op dat moment op de maan aanwezig is. Hoewel we op dit moment het verval van het lichaam bij langdurige blootstelling aan lage zwaartekracht vrij goed begrijpen, kunnen we nog steeds meer gegevens over dit onderwerp verkrijgen door meer experimenten uit te voeren.

5.1 - Wat zou u in uw astronautenopleidingsprogramma opnemen om de astronauten op een maanmissie voor te bereiden?

Voordat ze naar de maan worden gestuurd voor de HELIOS-1 missie, moeten onze astronauten een aantal trainingsprogramma's volgen om te wennen aan de omstandigheden op de maan en in de ruimte. Met behulp van deze trainingsprogramma's leert elke astronaut hoe hij moet overleven in de extreme omstandigheden op de maan en hoe hij deel moet uitmaken van HELIOS-1. Een voorbeeld van de trainingsprogramma's is de Space Vehicle Mock-up Facility (SVMF), een mock-up van de raket waarmee ze zullen reizen zodat de astronauten gewend raken aan de omgeving voor het transport tussen de aarde en de maan. Een andere training die ze moeten doorlopen is de KC-135 waar astronauten gewichtloosheid voelen, nul zwaartekracht, wat astronauten helpt te ervaren hoe het zal zijn tijdens het reizen naar de maan en op de maan, en ook voorkomt dat mensen ziek worden van nul zwaartekracht. Om ruimtewandelingen te oefenen moeten astronauten ook het Neutral Buoyancy Laboratory gebruiken. Astronauten drijven in enorme hoeveelheden water (22,7 miljoen liter of 6,2 miljoen gallon) in replica's van de ruimtevoertuigen om te oefenen hoe ze operaties in de ruimte moeten uitvoeren. Deze voorbeelden zijn alleen technisch en wetenschappelijk, maar astronaut zijn betekent niet alleen dat je goede wetenschappelijke vaardigheden moet hebben, je moet ook fysiek en mentaal getraind zijn. De astronauten moeten fit genoeg zijn om de lancering en de aantrekkingskracht van de zwaartekracht te doorstaan, zodat er tijdens de missie geen problemen ontstaan. Astronauten moeten ook mentaal voorbereid zijn om lange tijd alleen in de ruimte te zijn. Daarom wordt astronautenkandidaten ook aangeraden om cursussen in publieke relaties te volgen om hun teamvaardigheden te verbeteren. Al met al zullen deze programma's astronauten helpen zich voor te bereiden op de maan.

5.2 - Welke ruimtevaartuigen heeft jouw toekomstige maanmissie nodig? Beschrijf de voertuigen in je Moon camp en bedenk hoe je van en naar de aarde zult reizen en nieuwe bestemmingen op het maanoppervlak zult verkennen.

Voor HELIOS-1 zal een meertrapsraket voor het vervoer tussen de aarde en de maan worden gebruikt met een SSTO voor het vervoer tussen Maanbases en Space Exploration Vehicles voor het vervoer op het maanoppervlak. Eentrapsraket zijn herbruikbaar en zijn geschikt voor HELIOS-1 omdat de bemanning op de maan elke 180 dagen moet worden gewisseld. SEV's daarentegen zullen worden gebruikt voor vervoer op het maanoppervlak. SEV's zijn drukvoertuigen die astronauten helpen om meerdere locaties op het maanoppervlak te verkennen door het voertuig in "krabachtige" bewegingen te laten bewegen die het voertuig helpen om moeilijke terreinen te overwinnen. De kantelbare cockpit die een duidelijk zicht op het oppervlak mogelijk maakt, de zwaar afgeschermde cabine die astronauten beschermt tegen zonnestraling, het snel in- en uitstappen van astronauten uit het voertuig en een koppelstation waar astronauten kunnen wonen, maken de SEV een geschikte optie voor het vervoer op het maanoppervlak.